Лекция 5. Основные виды

ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ

СЖАТИЕ

Пластическое сжатие является одной из основных операций обработки металлов давлением. Подавляющее большинство операций процессов ковки, выколотки, горячей объемной и листовой штамповки, прокатки включает в себя пластическое сжатие.

При осадке цилиндров различных поперечных сечений они стремятся приобрести форму круга, который имеет наименьший периметр из всех плоских фигур при одинаковой площади.

При сжатии тел, у которых высота равна диаметру или меньше его, образуется бочка, что является результатом действия сил трения.

Процессы образования бочки и изменения формы поперечного сечения тела свидетельствуют о неравномерности деформации по его объему. В результате неравномерной деформации на боковых поверхностях тела могут возникать трещины.

Принцип наименьшего сопротивления сформулирован С.И. Губкиным следующим образом: «В случае возможности перемещения точек деформируемого тела в различных направлениях, каждая его точка перемещается в направлении наименьшего сопротивления».

Для практического применения этого принципа необходимо знать направление траектории, по которой для точек, на ней расположенных, сопротивление течению будет наименьшим.

Для случая осадки призматических и цилиндрических тел между па­раллельными бойками при наличии контактного трения эти траектории определяются по принципу кратчайшей нормали. Он заключается в том, что перемещение любой точки тела в плоскости, перпендикулярной к действию внешней силы, происходит по кратчайшей нормали к периметру сечения.

Причем максимальную конечную деформацию тело получит в тех на­правлениях, по которым будет передвигаться наибольшее количество точек.

Пусть, например, осаживается призма с прямоугольным основанием, одно из сечений которой имеет плоскости, расположенные нормально к направлению действующего усилия (рис. 5.1). Согласно принципу перемещения точек по кратчайшей нормали к периметру сечения прямоугольник можно разделить на два треугольника и две трапеции, представляющих собой граничные линии. Направление движения точек показано стрелками. После некоторой осадки сечение примет вид, показанный на рис. 5.1, а штриховыми линиями. При увеличении степени осадки этого тела периметры его поперечных сечений стремятся к эллипсам, а эллипсы в дальнейшем преобразуются в круги, после чего движение точек происходит по радиусам.

Рис. 5.1. Схемы перемещения точек прямоугольной призмы при сжатии с контактным трением (а) и без контактного трения (б)  

Если бы при осадке отсутствовало контактное трение, то движение частиц в плоскостях, нормальных к направлению внешней силы, носило бы радиальный характер, и поперечные сечения в процессе деформации оставались бы подобными исходным (рис. 5.1, б).

Осадка заготовок между плоскими горизонтальными бойками сопровождается неоднородностью деформаций внутренних и наружных зон заготовок (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Неоднородность деформации внутренних и наружных зон заготовки при сжатии  

При этом деформировании внешние силы действуют параллельно оси заготовки, в то время как в перпендикулярном направлении она остается ненагруженной. Такой вид нагружения наблюдается при ковке, горячей штамповке, чеканке, тиснении и т.п.

Зоны I (рис. 5.2), прилегающие к торцам заготовки, деформируются весьма незначительно, что объясняется влиянием сил контактного трения. Металл в этих зонах как бы менее податлив. Эти зоны расклинивают находящуюся между ними зону II, деформация элементов которой наиболее интенсивна как в осевом, так и в радиальных направлениях. Образуются так называемые конусы скольжения.

Интенсивность деформации зоны III занимает промежуточное положе­ние между двумя первыми. По мере увеличения степени осадки или при осадке образцов с большим отношением d/h зона III резко уменьшается, а зоны I и II сливаются.

Дата добавления: 2015-09-05